Nghiªn cøu vÒ c«ng nghÖ truyÒn h×nh qua m¹ng IP
Mục lục
Danh mục Các hình vẽ, bảng biểu trong luận văn 5
Th u ật n gữ tiế n g An h 7
Lời giới thiệu 8
Ch ơ n g 1.

Mở đầu 9
1.1

Cơ

sở

nghiên

cứu và

mục

đích

của

luận

văn 9
1.2

Tổ



1

0
2.2

Truyền

hình

số

1

0
2.3

Truyền

hình

cáp

2

2
2.4

Truyền


n ghệ

IPT V 27
3.1

Cơ

sở

hạ

tầng

truyền

thông

cho

IPTV

2

7
3.1.1

Internet


phim

6

0
3.2

Các

thiết

bị

phần

cứng

7

5
3.3

Các

giải

pháp

phần

giá

trị

gia

tăng

9

0
3.5

IPTV

trên

nền

NGN

9

4
3.5.1

Tổng

quan



nam

9

9
Ch ơ n g

4

IPT V

ở

việt

na m 100
4.1

Tình

hình

phát

triển


4.1.2

Tình

hình

phát

triển

dịch

vụ

IPTV

tại

Việt

Nam

102
4.2

Khả

năng

triển


năng

đáp

ứng

nhu

cầu

dịch

vụ

IPTV

của

mạng

viễn

thông

Việt

Na

m 105

Việt

Nam

106
Kết

l u ậ n 107
Kết

quả

đạt

đ ợc

của

luận

văn

107
H ớng

phát


3
Cao học XLTT&TT 2005
2007
Nghiên cứu về công nghệ truyền hình qua mạng IP
Danh mục Các hình vẽ, bảng biểu trong luận văn
Hình 2.1. Cấu trúc khung hệ thống 12
Hình 2.2 Sơ đồ bộ Trộn/Giải trộn 14
Hình 2.3 Sơ đồ bộ trộn và giải trộn xoắn 16
Hình 2.4. Chuyển đổi byte sang m-tuple cho 64-QAM 17
Hình 2.5. Ví dụ thực hiện chuyển đổi byte sang m-tuple và mó hoá vi sai của 2

MSB

18
Bảng 2.1. Chuyển đổi các điểm chùm sao thuộc góc phần t thứ 1 18
sang các góc phần t khác trong biểu đồ chùm sao ở hình 2.7 18
Hình 2.6. Biểu đồ hình sao cho 16-QAM, 32-QAM và 64-QAM 20
Hình 2.7. Biểu đồ hình sao cho 128-QAM và 256-QAM 21
Hình 2.8 Truyền hình t ơng tác cho phép ng ời xem tác động, 25
lựa chọn nội dung 25
Hình 3.1 Hệ thống tên và địa chỉ của mạng Internet 31
trong mối liên hệ với các tầng 31
Hình 3.2 Sơ đồ DNS 32
Hình 3.3 Cơ chế truyền dữ liệu của TCP 37
Hình 3.4 Cơ chế truyền dữ liệu của TCP 37
Hình 3.5 Ph ơng thức kết nối giữa 2 ch ơng trình 39
Bảng 3.1 So sánh công nghệ ADSL, G.SHDSL và VDSL 42
Hình 3.6 sự phát triển các nhu cầu dịch vụ viễn thông 43
Hình 3.7. Cấu hình tổng thể của mạng quang kết hợp với xDSL 49
Hình 3.8 Kịch bản triển khai FTTx 50

59
mạng lõi IP

59
Hình 3.17 Thiết bị và kết nối dịch vụ truyền hình số

59
Hình 3.18 Thiết bị và kết nối dịch vụ Video theo yêu cầu

60
Hình 3.19 Quá trình phát triển của các tiêu chuẩn mó hóa

61
Hình 3.20 Mô hình triển khai tham chiếu không đầy đủ

69
Bảng 3.3 Khả năng nén Video của Mpeg-2

70
Hình 3.21 Hệ thống IPTV điển hình

75
Hình 3.22 Dòng t ơng tác giữa các bộ phận khi phát ch ơng trình

80
video theo yêu cầu

80
Hình 3.23 Windows Media Player 9, với nút chọn Media Guide , hiển thị bộ


Digital

Subscriber Line)
BTV Truyền hình quảng bá (Broadcast television)
CDN Mạng phân phát nội dung (Content Distribution Network)
DSN Hệ thống tên miền (Domain Name System)
DTV Truyền hình số (Digital television)
DVB Chuẩn truyền hình kỹ thuật số (Digital Video Broadcasting)

FTP Giao thức truyền file (File Transport Protocol)
HDTV Truyền hình độ phân giải cao (High Definition Television)

IAD
Quảng cáo tơng tác (Interactive Advertise)
IP Giao thức Internet (Internet Protocol)
IPTV Truyền hình qua giao thức Internet (Internet Protocol

Television)
ISP Nhà cung cấp dịch vụ Internet (Internet Service Provider)
ITV Truyền hình Internet (Internet Television)
LAN Mạng cục bộ (Local Area Network)
NGN Mạng thế hệ tiếp theo (Next Generation Networking)
PC Máy tính cá nhân (Personal Computer)
PVR Máy quay phim cá nhân (Personal Video Recorder)
QoS Chất l ợng dịch vụ (Quality of Service )
RTP Giao thức vận chuyển thời gian thực (Real Time Transport

Protocol)
SDTV Truyền hình độ phân giải tiêu chuẩn (Standard Definition
Television)


video số xấp xỉ DVD, các khả năng t ơng tác nh Video-on-
Demand (VoD),

th ơng mại qua truyền hình và truy cập Internet. Ngoài
ra, ng ời sử dụng

cũng có thể tác động đến quá trình cung cấp các dịch
vụ truyền hình cho

mình, chẳng hạn nh thời gian phát, nội dung
ch ơng trình hay ngôn ngữ
đ ợc sử
dụng
Với khả năng thay đổi cách xem truyền hình của con ng ời, truyền
hình

t ơng tác đang trở thành xu h ớng chung của Thế giới. Bất chấp một
số khác

biệt về chất l ợng, các dịch vụ truyền hình t ơng tác có thể triển
khai bất kể

trên cơ sở hạ tầng mạng nào, với mọi nền tảng đa dạng nh
các mạng cáp

quang, DSL, vệ tinh và truyền hình số mặt đất.
Mục đích chính của luận văn là trình bày các dịch vụ đ ợc cung cấp
bởi


hình, truy cập Internet, v.v ). Hơn nữa việc áp dụng công
nghệ để triển khai

những dịch vụ với các chi phí nhỏ, tối u hoá hạ tầng
viễn thông sẵn có. Bởi

IPTV trình bày một chuỗi các công nghệ, tâm điểm
chính của luận văn sẽ

nghiên cứu về các show truyền hình, phim và các nội
dung t ơng tự qua giao

thức IP, để hiểu rõ giá trị khi nội dung truyền hình
có thể đ ợc truyền đến

ng ời sử dụng qua giao thức IP.
1.2
Tổ chức luận văn
Luận văn đ ợc trình bày thành 4 ch ơng. Ch ơng 1 trình bày tóm tắt cơ
cở

nghiên cứu và mục đích cũng nh tổ chức của luận văn
Ch ơng 2 trình bày kiến thức cơ bản về các công nghệ truyền hình
và

truyền hình qua giao thức IP
Ch ơng 3 trình bày công nghệ IPTV bao gồm các công nghệ và giải
pháp

nh : cơ sở hạ tầng truyền thông cho IPTV, các thiết bị phần cứng,

bộ, các vệ tinh mặt đất, vệ

tinh địa tĩnh để phát. Thiết bị đầu cuối có thể sử
dụng các loại anten để thu.
Đặc điểm: Chất l ợng âm thanh và hình ảnh không cao, phụ thuộc vào
chất

l ợng của thiết bị đầu cuối, phụ thuộc vào các yếu tố địa hình và thời
tiết. Để

hiểu rõ hơn về truyền hình t ơng tự, chúng ta sẽ so sánh giữa
truyền hình

t ơng tự và truyền hình số
2.2
Truyền hình số
Các tín hiệu âm thanh và hình ảnh sau khi đ ợc biên tập, đ ợc chuyển
đổi

A-D, sau đó phát đi. Việc truyền dẫn này có thể thực hiện qua không
trung,

t ơng tự nh truyền hình t ơng tự, cũng có thể qua cáp (truyền hình
cáp). Khi
Luận văn tốt nghiệp
9
Cao học XLTT&TT 2005
2007
đến thuê bao, phải có một thiết bị để giải mó và chuyển đổi ng ợc lại D-A.
Đặc điểm: do sử dụng kỹ thuật số nên chất l ợng âm thanh và hình ảnh t ơng

đ a ra

các tiêu chuẩn cho truyền hình cáp kỹ thuật số trong đó chuẩn
DVB-C của

ETSI đang đ ợc chấp nhận rộng rói trên thế giới cũng nh ở
Việt Nam.
Cấu trúc khung
Tổ chức cấu trúc khung dựa trên cấu trúc gói truyền tải MPEG-2. Cấu

trúc khung Hệ thống đ ợc chỉ rõ trong hình 2.1.
Sync
1
byte
187 Bytes
a.
Gói MUX truyền tải MPEG-2
Chu kỳ PRBS = 1503 btyes
Sync1
R
187
Bytes
Sync2
R
187
Bytes
Sync8
R
187
Bytes

mạng cáp, ng ời ta sử dụng kỹ thuật FEC dựa trên mó hoá Reed-
Solomon.

Truyền dẫn cáp sẽ không sử dụng mó hoá xoắn nh hệ thống vệ
tinh mà sử

dụng chèn byte để bảo vệ chống lỗi burst.
Ngẫu nhiên hoá định dạng phổ
Sync1
Or
Syncn
R
187 Bytes
RS(204,188,8)
Dòng đầu vào của hệ thống đ ợc tổ chức thành các gói có kích th ớc cố
định (xem hình 2.2), ngay sau bộ ghép kênh truyền tải MPEG-2. Độ dài tổng
cộng của gói MUX truyền tải MPEG-2 là 188 byte, bao gồm cả 1 byte đồng
bộ-từ (ví dụ, 47
HEX
). Trật tự xử lý ở phía phát bắt đầu từ MSB (ví dụ, 0) của
byte-từ đồng bộ (ví dụ, 01000111).
Để phù hợp với hệ thống dành cho vệ tinh và đảm bảo chuyển tiếp nhị
phân phục hồi xung đồng hồ đầy đủ, dữ liệu đầu ra của ghép kênh truyền tải
MPEG-2 sẽ đ ợc ngẫu nhiên hoá theo cấu hình (xem hình 2.2).
Đa thức dùng trong bộ phát thứ tự nhị phân ngẫu nhiên giả (PRBS) là:
1+ x
14
+ x
15
Quá trình tải dóy 100101010000000 vào thanh ghi PRBS ( đ ợc nêu


tiếp theo truyền tải gói, bộ phát PRBS vẫn tiếp tục, nh ng đầu ra của
nó sẽ bị

huỷ bỏ, làm cho các byte này không bị ngẫu nhiên hoá. Do đó, chu kỳ
của dóy

PRBS sẽ là 1.503 byte.
Quá trình ngẫu nhiên hoá chỉ đ ợc kích hoạt khi không có dóy bít đầu
vào

bộ điều chế hoặc nó không t ơng thích với định dạng dóy truyền tải
MPEG-2

(ví dụ: 1 byte đồng bộ + 187 byte của gói) [7]. Điều này giúp loại
bỏ phát xạ

của sóng mang không điều chế từ bộ điều chế.
Mã hoá Reed-Solomon
Tiếp theo quá trình ngẫu nhiên hoá phân tán năng l ợng , mó hoá Reed-

Solomon thu ngắn hệ thống sẽ đ ợc thực hiện trên mỗi gói truyền tải MPEG-
2 ngẫu nhiên hoá, với T=8. Điều này có nghĩa là có thể sửa đ ợc 8 byte lỗi

trên mỗi gói truyền tải. Quá trình này cung cấp từ mó bằng cách thêm vào 16

byte t ơng đ ơng vào gói truyền tải MPEG-2.
Chú ý: Mó hoá RS sẽ đ ợc thực hiện trên các byte đồng bộ gói kể cả đảo
(ví dụ, 47
HEX

Theo sơ đồ trong hình vẽ 2.4, chèn xoắn với độ sâu I=12 đ ợc dùng
cho

các gói bảo vệ lỗi (xem hình vẽ 2.1c) với kết quả là các khung chèn (xem
hình

vẽ 2.1d).
Quá trình chèn xoắn dựa trên tiếp cận Forney t ơng thích với tiếp
cận

Ramsey kiểu III, với I=12. Khung đ ợc chèn sẽ bao gồm các gói bảo
vệ lỗi

chồng lấn và phân định bởi các byte đồng bộ MPEG-2 (dành riêng
cho chu

kỳ 204 byte).
Bộ chèn có thể bao gồm I=12 nhánh, kết nối tuần hoàn với dòng byte đầu
vào qua chuyển mạch đầu vào. Mỗi nhánh sẽ là một thanh ghi dịch chuyển
vào tr ớc ra tr ớc (FIFO), với các ô có độ sâu (Mj) (trong đó M=17 = N/I,
N
= 204 = độ dài khung chống lỗi, I = 12 = độ sâu chèn, j = chỉ số nhánh). Các
ô của FIFO sẽ bao gồm 1 byte, các chuyển mạch đầu vào vào đầu ra sẽ đ ợc
đồng bộ hoá.
Với mục đích đồng bộ hoá, các byte đồng bộ và byte đồng bộ đảo sẽ luôn
định tuyến đến nhánh 0 của bộ chèn (t ơng ứng với không có trễ).
Chú ý: Bộ giải chèn giống với bộ chèn về nguyên tắc, nh ng các chỉ số

nhánh bị đảo lại (ví dụ, j = 0 t ơng đ ơng với trễ lớn nhất). Đồng bộ hoá bộ


Chú ý 1: b0 đ ợc hiểu là bít ít quan trọng nhất (LSB) của mỗi byte hay m-tuple.

Chú ý 2: trong chuyển đổi này, mỗi byte tạo ra nhiều m-tuple, gán nhón Z,

Z+1,với Z đ ợc truyền tr ớc Z+1.
Hình 2.4. Chuyển đổi byte sang m-tuple cho 64-QAM
Hai bít quan trọng nhất của mỗi symbol sẽ đ ợc mó hoá vi sai để thu
đ ợc

chùm sao QAM bất biến quay /2. Mó hoá vi sai của hai MSB đ ợc
cho

trong biểu thức Boolean sau:
I
k=
(A
k

B
k
).(A
k

I
k-1
) + (A
k

B
k


thị hàm logic OR, . biểu thị hàm logic AND và gạch trên biểu thị phép
đảo.
Ví dụ thực hiện chuyển đổi byte sang symbol (xem hình 2.5)
Hình 2.5. Ví dụ thực hiện chuyển đổi byte sang m-tuple
và mã hoá vi sai của 2 MSB
Điều chế
Hệ thống sử dụng điều biên cầu ph ơng (QAM) với 16, 32, 64, 128
hay

256 điểm trong biểu đồ chùm sao. Hình 2.6 mô tả biểu đồ chùm sao
của Hệ

thống cho 16-QAM, 32-QAM và 64-QAM. Biểu đồ chùm sao của
Hệ thống

cho 128-QAM và 256-QAM đ ợc cho ở hình 2.7. Các biểu đồ
chùm sao này

mô tả tín hiệu truyền dẫn trong hệ thống cáp.
Nh chỉ ra ở hình 2.6, các điểm chùm sao thuộc góc phần t thứ 1 sẽ
đ ợc

chuyển đổi sang góc phần t thứ 2, 3 và 4 bằng cách thay đổi hai MSB
(ví dụ,

I
k
và Q
k

k
Q
k
=00
I
k
Q
k
=11
I
k
Q
k
=01
I
k
Q
k
=11
I
k
Q
k
=01
I
k
Q
k
=10 I
k

Q
k
=10
π/2 rotation
I
k
Q
k
=11
π rotation
I
k
Q
k
=01
3π/2 rotation
I
k
Q
k
=00
I
k
Q
k
=10
π/2 rotation
I
k
Q

| f |


H(f) =

+ sin



2 2 2 f
N




for f
N
(1-) |f| f
N
(1+)
Trong đó:
f
N
=
1
=
R
S
H(f) = 0 for |f| > f
N

quốc gia. Trong t ơng lai, chúng ta sẽ
tiếp tục phát triển truyền hình số qua

vệ tinh và mạng cáp. [7]
2.3
Truyền hình cáp
Đúng nh tên gọi của hệ thống truyền hình cáp, yêu cầu đầu tiên và
bắt

buộc, đó là thay vì truyền dẫn vô tuyến, truyền hình cáp phải là hữu
tuyến.

Cáp đ ợc sử dụng ở đây có thể là cáp quang hoặc cáp đồng trục.
Đồng thời,
tín hiệu đ ợc truyền dẫn là tín hiệu kỹ thuật số, cần phải có thiết bị
thu/giải

mó tại thuê bao.
Có thể nói, truyền hình cáp = truyền hình kỹ thuật số + đ ờng truyền
hữu

tuyến.
Đặc điểm: chất l ợng tín hiệu rất tốt. Có thể tận dụng đ ờng truyền cho các
mục đích truyền dữ liệu, Internet giá cao.
2.4
Truyền hình độ phân giải cao (HDTV)
Cùng với sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của công nghệ điện tử, nhiều hệ
truyền hình ra đời, trong đó có HDTV.
Trên lý thuyết, HDTV truyền tải hình ảnh chi tiết gấp 5 lần so với truyền


- Bộ khuếch đại tham số
- Bộ khuếch đại GaAs-FET
- Bộ khuếch HEMT (High Electron Mobility Transistor)
2.5
IPTV
Truyền hình Internet (viết tắt là IPTV Internet Protocol Television)
là

công nghệ truyền hình thế hệ mới, là một hệ thống dịch vụ truyền hình
kỹ

thuật số đ ợc truyền đến khách hàng thuê bao bằng giao thức Internet
băng

thông rộng qua ADSL. Dịch vụ này th ờng đ ợc cung cấp kèm theo
với Video

on demand (xem phim theo yêu cầu) và có thể bao gồm luôn
các dịch vụ

Internet nh truy cập web và VoIP (điện thoại Internet). IPTV
còn có thể gọi

là Tripe Play (ba trong một) và chủ yếu do một nhà cung
cấp Internet băng

thông rộng điều hành, dựa trên cơ sở hạ tầng sẵn có.
Theo đó, các ch ơng

trình truyền hình sẽ l u giữ d ới dạng các file

tham gia các gameshow trên truyền hình chỉ bằng cái click
chuột. Trong lúc

xem, ng ời ta có thể nhắn tin cho nhau thông qua chính ti
vi, hoặc chat, hội

họp qua mạng, hẹn giờ báo thức, cài đặt ch ơng trình
truyền hình tự động

(xem hình 2.8).
Hình 2.8 Truyền hình tơng tác cho phép ngời xem tác
động,

lựa chọn nội dung.
Trên nền tảng của IPTV, các nhà cung cấp dịch vụ sẽ nghĩ ngay đến việc
xây dựng thêm các dịch vụ giá trị gia tăng khác phục vụ cho nhiều yêu cầu
của khách hàng cùng một lúc nh Video on Demand (VoD), TV on Demand,
e-educatiol, e-love.
Ph ơng thức kết nối Internet truyền thông qua line điện thoại đang
đ ợc

nhanh chóng thay thế bằng ADSL. Do đó, không có lý do gì những
dịch vụ

của IPTV không trở nên thân quen với thuê bao ADSL, nhất là khi
ADSL sẽ
đ ợc cung cấp bởi công nghệ không dây (Wimax), khi đó khoảng cách địa
lý

sẽ dần trở nên không còn ý nghĩa [11].


dịch vụ thoại, số liệu và Video) cho khách hàng, đồng thời tận
dụng đ ợc

những cơ sở hạ tầng sẵn có để giảm thiểu chi phí đầu t nâng
cấp. Dịch vụ

IPTV chính là một sản phẩm của sự hội tụ đó khi mà chỉ với
một thiết bị đầu

cuối khách hàng có thể sử dụng nhiều loại hình dịch vụ
con (truyền hình